Материал электрода-инструмента для электроэрозионной обработки

СОЮЗ СОВЕТСНЙХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ш 4 В 23 Н 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,э

4suv

1(0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3434552/25-08 (22) 24.05.82 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (72) С.А.Асатуров, В.И.Костиков, С.В.Кудрявцев, M.Ë.Ëåâèò, Н.В.Войнов, А.Л.Лившиц, Е.Т.Зареченский, А.С,Коротя и Е.А.Лобачков (53) 621.9.048(088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1347391, кл. В 23 Р 1/12, 1970.

2. Патент Франции ¹ 2109624, кл. С 04 В 35/00, 1972. (54) (57) 1. MATEPHAJI ЭЛЕКТРОДАИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ

ОБРАБОТКИ, получаемый прессованием из углеродно-полимерного пресс-по1 рошка, состоящего из углеродного наполнителя и фенолформальдегидной смолы, отличающийся тем, „„SU„„> 284754 А I что, с целью повышения производительности и снижения износа электрода-инструмента при копировально -прошивочной обработке, в качестве углеродного наполнителя берут порошок искусственного графита на основе непрокаленного кокса со степенью графитации не ниже 0,8 при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Графит искусственный 80-90

Смола формальдегидная Остальное

2. Материал по п.1, в котором порошок графита искусственного берут в следующем фракционном составе, мас.7:

Частицы размером 100-160 мкм 1-5 размером 71-100 мкм 10-30 размером 40-71 мкм 40-60 размером менее 40 мкм Остальное

1284754

Изобретение относится к электроэрозионной обработке, а именно к материалам для изготовления электродов-инструментов . сложной конфигурации.

Известен материал, позволяющий изготавливать электроды-инструменты сложной конфигурации прессованием в размер с последующим обжигом при

1250-1800 С, содержащий 10-35 мас,ч. новолачной смолы и 100 мас.ч. углеродного наполнителя, в качестве которого используется смесь графитового порошка (60-98 мас.ч.) и нефтяного прокаленного кокса (10 — 40 мас.ч.), при этом размер частиц. наполнителя составляет 74 мкм и менее (11.

Наличие кокса в составе материала

Приводит к необходимости длительной ,выдержки при конечной температуре обжига, к большой усадке материала, что не позволяет изготавливать электроды с требуемой точностью и толщиной стенки более 20 мм. Электродыинструменты из этого материала имеют низкую производительность и большой износ при электроэрозионной обработке (ЭЭQ).

Наиболее близким к изобретению является материал электрода-инструмента, состоящий из 85-92 мас. естественного рафинированного графита и 8-15 мас. . связующего — термореактивной, например фенолформальдегидной < смолы . Прессование электродов-инструментов из этого материала производят при 160 С, а последующую термообработку отпрессованной заготовки при

905-2700 С с выдержкой при конечной температуре не менее 4,ч (23 .

Использование в шихте практически . одной фракции (74-37 мкм) приводит к неравномерной упаковке и, соответственно, плотности при прессовании фасонных электродов-инструментов.

Равномерно плотная упаковка с пористостью 10-15 достигается при широком фракционном составе. Применение в качестве наполнителя естественного анизотропного мягкого .графита, как показали эксперименты, определяют основные недостатки известного материала — низкую производительность, большой износ и длительность техно логии изготовления из-за большогб . воемени обжига (8-10 ч).

Целью изобретения является повыше ние производительности электроэро2 зионной обработки и снижение износа электрода-инструмента сложной конфигурации.

Указанная цель достигается тем, что в материале, содержащем углеродный наполнительи фенолформальдегидную смолу, в качестве углеродного наполнителя использован порошок искусственного графита, полученного графи10 тацией непрокаленного кокса при температуре .не ниже 2300О С со степенью графитации 0,8 и выше в следующем фракционном составе, мас. .:

Частицы размером 100-160 мкм 1-5

15 размером 71-100 мкм 10-30 размером 40-71 мкм 40-60 размером менее 40 мкм Остальное при следующем соотношении компонентов пресс-порошка, мас.%:

Графит искусственный ., 80- 90

Смола фенолформальдегидная 10-20

Использование в качестве наполни25 теля графитов на основе непрокаленного кокса, полученных при температуре графитации ниже 2300 С, так же, как и использование графитов на основе прокаленного кокса, резко ухудшает электроэрозионные характеристики материала. В этом случае графиты имеют малый истинный удельный вес, в результате чего при оптимальном количестве связующего и любом гранулометрическом составе наполнителя

35 прессованный материал электродаинструмента получается с повышенной плотностью, беспористый. Это вызывает растрескивание заготовок при обжиге и, следовательно, потерю ра40

0 ботоспособности электродов-инструментов при ЭЭО.

На чертеже показана зависимость производительности и износа электро45 да-инструмента при ЭЭО от пористости углеродного материала.

Как видно из графика, зависимости производительности и износа от нористости имеют ярко выраженные максимум и минимум. Зона оптимальных значений соответствует 15-20Х-ной пористости термообработанного углеродного материала. Использование наполнителя, содержащего, мас. .: час55 тицы размером 100-160 мкм 1-5; размером 71-100 мкм 10-30; размером

40-71 мкм 40"60, позволяет получить оптимальную. упаковку прессованной, заготовки с пористостью 10-15%, при

1284754

ВНИИПИ Заказ 7503/15 Тираж 972 Подписное

Произв.-полигр. кр-тие, r, Ужгоро, ул. Проектная, 4 обжиге облегчается выход летучих, сокращается время. термообработки, исключается растрескивание, обеспечиваются оптимальные конечная пористость (15-227) и электроэрозионные свойства углеродного электродаинструмента, При содержании в шихте частиц размером 71-100 мкм меньше 10 мас. Ж растет электросопротивление материала, пористость увеличивается выше оптимального значения (25X) и в результате этого ухудшаются электроэрозионные свойства электродного материала. Особенно наглядно это проявляется при прессовании сложнофасонных электродов. В наиболее выступающих зонах электрода плотность ниже 1,55 г/смз и, соответственно, износ в 3-4 раза выше, а производительность процесса ЭЭО в 1,5-2,0 раза ниже, чем у электродов с плотностью 1,70-1,80 г/см . Увеличение содержания в составе исполнителя частиц размером 71-100 мкм выше

30 мас.X приводит к неоднородности рабочей поверхности электрода-инструмента. Это вызывает "шлакование" электрода (локализацию заряда в одной точке, приостановку процесса ЭЭО) и увеличение износа электрода за счет

L удаления материала крупными частицами.

Фракция 40-7 I мкм является основной (40-60 мас.X). В сочетании с более мелкими ;астицами и незначительным количеством (1-5 мас.X) частиц размером 100-160 мкм основная фракция

40-71 мкм и фракция 71-100 мкм обеспечивают наиболее равномерную упаковку при прессовании. Наличие. разных фракций способствует снижению трения между частицами, разрушению арочных перекрытий при прессовании, и в то же время сохраняется открытая порис-. тость в пределах 10-157..

Содержание связующего в материале зависит от вида наполнителя и его фракционного состава. Для предлагаемого углеродного материала оптимальным является содержание связующего (фенолформальдегидной смолы) 10-20 мас. X.

Уменьшение количества смолы менее

10 мас.X приводит к снижению механи.ческой прочности обожженного изделия и резкому увеличению вследствие этого износа инструмента.

При содержании смолы выше 20 мас.r. увеличивается склонность материала к растрескнванию при обжиге. Это приводит либо к необходимости удлинения . режима обжига (до сотен часов), либо к резкому ухудшению работоспособнос-!

О ти электрода-инструмента при ЭЭО.

Кроме того, даже длительный обжиг. не позволяет получить материал, обеспечивающий высокую производительность, так как частицы графитового наполни15 теля -разделены менее электропроводными и прочными прослойками карбонизированной смолы.

Предлагаемый углеродный материал электрода-инструмента получают сле20 дующим образом.

Измельчают искусственный графит, полученный из непрокаленного кокса графитацией при температуре более

2300 С, далее проводят фракциониро25 ванне с помощью сит, и графитовый порошок согласно предлагаемому гранулометрическому составу смешивают с фенолформальдегидной смолой. Полученную смесь вальцуют на горячих вал30 ках при 90-140 С. Возможна также пропитка наполнителя растворами смдл.

Графитосмоляную массу просушивают и дробят до фракции меньше 200 мкм.

Прессование изделий из полученного

35 пресс-порошка производится в обогреваемой пресс-форме ° Температура прессования в пределах 160-300ОС, давление 100-400 кгс/см, время выдержки

15-100 мин выбираются в зависимости

40 от типа смолы и конфигурации электрода такими, чтобы плотность прессованного изделия находилась в пределах 1,75-1,85 г/см>.

Обжиг прессованных заготовок элек45 тродов-инструментов может быть произведен в условиях защиты изделия от окисления . ри 1250ОС и вьпне в любом нагревательном устройстве, обеспечивающем такие условия.

50 Испытания электродов-инструментов из предлагаемого материала показали их высокие эксплуатационные качества: повышение производительности обработки и снижение износа при прове55 дении копировально-прошивочных работ.